冰雪災(zāi)害導(dǎo)致的凋落物對(duì)亞熱帶森林土壤碳氮及溫室氣體通量的影響.pdf

1、2008年初，一場(chǎng)百年罕見的冰雪災(zāi)害襲擊了我國南方地區(qū)，對(duì)南方19個(gè)?。▍^(qū)）的林區(qū)，相當(dāng)中國森林面積的13％（1.97×107ha）的森林植被遭受整體性、毀滅性破壞。受災(zāi)林區(qū)的林木主干折斷、斷梢、主干劈裂、連根倒伏在50%以上，林地全是殘枝、樹干和樹葉，初步估算，受災(zāi)嚴(yán)重的森林所產(chǎn)生的“非正?！钡蚵湮锪肯喈?dāng)于數(shù)年正常凋落物量的總和。林地凋落物的添加對(duì)土壤碳循環(huán)、儲(chǔ)量以及氮素的轉(zhuǎn)化都具有“激發(fā)效應(yīng)”，然而，以往很多相關(guān)研究都是人為控制或者

2、室內(nèi)的試驗(yàn)?zāi)M“激發(fā)效應(yīng)”，對(duì)于重大自然災(zāi)害如何影響森林土壤碳氮循環(huán)很少有相關(guān)研究報(bào)道。此次冰雪災(zāi)害在我國也是百年一遇，關(guān)于“非正?！钡蚵湮飳?duì)森林土壤碳氮生態(tài)過程及溫室氣體通量影響未有專門的研究報(bào)道。
　　本研究以南嶺地區(qū)受冰雪災(zāi)害的廣東十二度水省級(jí)自然保護(hù)區(qū)不同海拔梯度上的常綠闊葉混交林3種森林群落為研究對(duì)象，采用去除冰雪災(zāi)害導(dǎo)致的“非正?！钡蚵湮锱c受損森林林地對(duì)比對(duì)照試驗(yàn)，土壤原位礦化和靜態(tài)箱－氣相色譜法對(duì)3種森林群落類型的土

3、壤有機(jī)碳含量和儲(chǔ)量，土壤有效氮、氮礦化以及土壤CO2、CH4和N2O通量進(jìn)行了定位觀測(cè)，較系統(tǒng)地研究了土壤碳氮及溫室氣體通量對(duì)“非正?！钡蚵湮锏捻憫?yīng)規(guī)律及機(jī)理。主要結(jié)論如下：
　　1.研究區(qū)受冰雪災(zāi)害3種森林群落不同深度的土壤有機(jī)碳含量和儲(chǔ)量持續(xù)增加，直至2011年“非正?！钡蚵湮锓纸馔戤厱r(shí)，10~50cm的土壤有機(jī)碳含量與上一年相比都有減小趨勢(shì)。去除“非正常”凋落物樣地與對(duì)照樣地相比，各土壤深度的土壤有機(jī)碳含量明顯下降，年平均下

4、降百分比例變化范圍為12.14%~55.34%，0~30cm土壤的有機(jī)碳含量下降變化波動(dòng)幅度要比30~50cm大。土壤有機(jī)碳含量與凋落物有機(jī)碳失重量、土壤碳氮比和土壤溫度具有顯著的線性相關(guān)性。災(zāi)后3種森林群落土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體大團(tuán)聚體大幅增大，而微團(tuán)聚體的比例減小。去除“非正?！钡蚵湮飿拥嘏c對(duì)照樣地的土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體四個(gè)粒級(jí)有機(jī)碳含量差異顯著，特別是大團(tuán)聚體的2.0-1.0mm和1.0-0.5mm粒級(jí)的比處理樣方高出30.4%和36.7%

5、，但與災(zāi)后初期各粒級(jí)有機(jī)碳含量差異不明顯。
　　2.災(zāi)后森林群落土壤的土壤有效氮含量大幅增大，年際變化顯著，但隨土壤深度而遞減；災(zāi)后第三年（2010年）出現(xiàn)10~50cm土壤深度的有效氮差異不明顯。去除“非正?！钡蚵湮飳?duì)土壤有效氮和土壤氮素的氨化率、硝化率和礦化速率影響明顯。災(zāi)后森林土壤氮礦化速率與土壤溫度、凋落物碳失重量、土壤碳氮比（C/N）和氮磷比（N/P）呈顯著正相關(guān)；土壤水分因森林群落而有一定差異，甜櫧群落、小紅栲群落的凈

6、硝化率與該層土壤含水量呈顯著的二次函數(shù)關(guān)系，而虎皮楠群落（SD-III）與土壤水分含水量關(guān)系不顯著。凈礦化率與硝化率與凋落物C/N無顯著相關(guān)性與土壤的C/N、N/P比相關(guān)性和顯著性相關(guān)。
　　3.與受損對(duì)照樣地相比，去除“非正?！钡蚵湮飳?duì)土壤地表CO2通量和地表N2O通量的年平均值顯著減小，在生長(zhǎng)季中去除“非正?！钡蚵湮镒饔酶鼮槊黠@；去除“非正?！钡蚵湮锖蠖济黠@提高了林地表 CH4吸收通量，甜櫧群落、小紅栲群落和虎皮楠群落分別提高

7、了11.10%、10.51%和12.56%，3種森林群落對(duì)CH4都是吸收過程。
　　4.各類環(huán)境因子對(duì)3種森林群落地表溫室氣體通量影響各有差異，凋落物有機(jī)碳失重量和土壤溫度對(duì)溫室氣體通量呈正的顯著線性相關(guān)。CO2通量與土壤硝態(tài)氮（NO3-）含量呈正相關(guān)，而與土壤氨態(tài)氮（NH4+）和C/N相反；N2O通量與其土壤硝態(tài)氮（NO3-）和氨態(tài)氮（NH4+）含量均呈現(xiàn)顯著正的線性相關(guān)，與C/N呈顯著負(fù)的線性相關(guān)；CH4吸收通量只有甜櫧群落中